03.08 為什麼有的大型船要在下水後才裝螺旋槳?

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相信有不少的朋友都看過大型船舶的下水畫面吧,的確看著建造了幾個月甚至幾年的船舶終於下水了,不光是建造者也包括民眾內心對於下水的畫面還是比較期待的。當然船舶下水的方式也是多種多樣的,既有更為常見/且場面壯麗刺激的船臺下水/也有靜悄悄的船塢下水等船舶下水方式,不過這些已經下水的船舶在下水棲裝階段,不光要完成上層建築的續建工程,而且很多大型船舶核心的螺旋槳在下水後才會安裝。

其實對於大型船舶之所以要在下水後才進行螺旋槳安裝工程也是有原因的:

一:前面也說過船舶下水的方式多種多樣,但是在所有的下水方式中,除了船塢下水時通過將海水放入船塢,依靠海水的浮力實現船舶自浮,再依靠拖輪拖出船塢這種很是溫柔的下水方式外,剩下的船臺下水不管是橫/縱向重力下滑下水還是橫向/縱向機械拖拽下水這些下水方式都比較暴力,簡單來說相比船塢依靠海水自浮下水而言,剩下的幾種下水方式都是將船舶扔下水的暴力下水方式,特別是重力下水這種下水方式就直接是將船臺上固定船舶的固定樁鬆開,讓船臺上的船舶依靠自身的重力直接掉下水去,那麼在幾萬噸的體重下,其下水時海水對船舶的衝擊力也是特別大的。

特別是現在幾乎所有的縱向船臺下水方式中,都是從船尾朝向水面下水的,那麼在船舶接觸水面的剎那,海水會對整個船尾表面產生強大的衝擊力。如果在船舶下水前直接在船臺上安裝好了螺旋槳,那麼在下水的剎那,海水強大的衝擊力肯定會對螺旋槳自身的槳葉產生傷害,這對於整個船舶的建造是極為不利的,因為根據船舶下水速度不同等原因,海水作用在船尾的衝擊力也是不同的,有的衝擊力造成的損害可能肉眼可見,船廠還可以在交付前及時修復問題。但是有些隱形問題並不是肉眼可見的,但是卻很可能對船舶後期的航行造成影響,比如在下水時海水強大的衝擊力對螺旋槳的槳葉表面造成損害,那麼在後期的航行中,槳葉很可能會因為阻力過大造成船舶航行油耗增大或者更為嚴重的在航行過程中,有問題的槳葉直接脫落的嚴重問題;再有像海水強大的衝擊力造成螺旋槳安裝位置產生偏移,那麼就會造成後期螺旋槳提前退役和運轉時磨損過大等問題。所以不管是海水強大的衝擊力對槳葉造成了損害還是其他問題,這些問題都需要重新返工建造,這無形中拖慢了船舶的建造時間/增加了船舶的建造成本/拖慢了船廠後續船舶的建造計劃。

所以現在大型船舶在採用重力下水這種很是暴力的下水方式時,都不會提前在船臺安裝整個船舶核心零部件之一的螺旋槳,而是選擇在棲裝階段再採用水下安裝方式安裝。可能有些人不太明白,既然船尾下水會對螺旋槳產生損害,那麼為什麼不採用船頭朝向水面的下水方式呢?其實原因也很簡單,大部分採用船臺下水的船舶都是民用船舶,比如更為常見的散貨船等中低端核心技術不那麼先進的船舶都會採用船臺下水,畢竟這種下水方式不管是從船廠自身佔地面積還是船廠投資成本,以及船舶的建造成本等方面考慮,採用船臺下水都更具性價比。那麼在這類散貨船的結構設計中,整艘船重心其實在船尾安裝動力系統的位置,所以為了保證採用船臺下水時的可靠性,都會讓重心更靠近水面,所以這也是為什麼採用縱向船臺下水的船舶都是船尾朝向水面的原因所在。

其次從一艘船舶不管是軍用還是民用船舶的整個建造成本來核算,作為整艘船舶核心零部件之一的螺旋槳的製造成本可一點都不低,比如一艘5萬噸的民用船舶的螺旋槳製造成本就超過了100萬美元,更先進的軍用船舶比如航母使用的螺旋槳體型更大/槳葉數量更多/安裝數量更多,其總製造成本也更高。比如美國尼米茲級航母安裝了四具直徑超過6米的大型螺旋槳,其單具螺旋槳的製造成本就超過了1000萬美元。所以光是從螺旋槳看似不起眼實際價格令人乍木的實際情況來說,為了避免下水時對螺旋槳產生損害,在所有的大型船舶下水方式中,也就除了船塢下水會直接在船塢內安裝好螺旋槳外,剩下的船臺下水大部分都會選擇下水後,再採用水下安裝的方式安裝螺旋槳。

所以基於下水方式不同,很有可能在下水時海水強大的衝擊力對螺旋槳自身產生損害,所以這也是為什麼有的船舶選擇在下水後才安裝螺旋槳的原因所在。當然也不是所有船臺下水的船舶在下水前都不會安裝螺旋槳,比如有些大型船舶的螺旋槳重量近百噸,水下安裝難度更大時,還是會直接在船臺上安裝好螺旋槳,只是下水時控制好船臺滑行速度即可。


魑魅涅磐


其實大部分的船隻在下水之前都會安裝螺旋槳,因為萬噸以上的輪船螺旋槳通常直徑都在2米以上,重量以噸計算,如果要在水下安裝螺旋槳幾乎是一個不可能完成的任務。以我們數字的尼米茲級航母為例,它的排水量約9萬噸,螺旋槳直徑為6.4米,重量為30噸。在水下如何安裝一個如此重量的龐然大物,怎麼解決傳動結構的防水問題,如何保證動力裝置的精確度?所以我們只要動動腦子就會發現,大型輪船所謂的水下安裝螺旋槳其實情況並不多,只有拍水量較小的漁船才可能先下水再安裝螺旋槳。



除了排水量的決定性因素之外,不管是民船還是軍艦,一般都是通過船塢或者船臺建造而成,因為建造平臺的方式,它們下水的方式也不同,而下水的方式也成為它們是否能夠在船臺安裝螺旋槳的因素之一。所謂船臺,其實就是一個具有一定傾斜角度的水泥斜坡,在這個斜坡上完成船隻的組裝後,就可以將固定裝置撤除,然後船隻就能通過斜坡上鋪設的滑道滑入水中,完成下水。

但是滑道下水也分為兩種,一般來說,體型較大的驅逐艦都是通過尾部向後的倒退式入水方式,這樣做可以讓更為粗壯的尾部先行入水,提供較大的浮力,以此增加穩定性,並且這種方式下水可以保證螺旋槳和船舵等突出零部件不被磨損,是最常用的船隻下水方式之一。

而體型較小的護衛艦一般都是採用側滑入水的方式,這種方式一般都是在船隻側面鋪設橫向滑道,然後使用機械外力將其推下水。這種方式由於下水時船身角度傾斜,需要依靠自身在水中修正姿勢,因此大型船隻由於慣性很容易發生側翻,螺旋槳在下水時也容易受到衝擊而發生變形,所以有時候為了安全起見,側滑下水的小型軍艦會事先安裝傳動軸,但是螺旋槳則在下水以後在船塢中安裝。

▲美國濱海戰鬥艦側滑下水

而體型更小的導彈艇在船臺建造完畢以後可以直接使用吊裝方式入水,這種方式十分安裝穩定,並且船隻的體型小,噸位低,通常會一次性完成所有裝置的安裝,我國的022導彈艇就是採用這種下水方式。



而船塢其實就是在岸邊挖一個大坑,然後三面使用混凝土加固,留其中一面安裝一個閘門,用於注水和放水。軍艦在船塢之中建造完畢後就開啟閘門放水,然後軍艦就會自然浮上水面,最後再由拖船將軍艦拖出船塢,正式完成下水。船塢下水是最為安全可靠的方式,大型驅逐艦和航母一般都採用這種建造方法,由於船塢本身可以注水,對於船體的影響很小,這種情況下都會提前完成80%以上的建造工作,在下水以後只會進行內部管路鋪設和外部雷達電子設備的舾裝工作,螺旋槳也都會提前裝上。
▲布什號航母船塢注水


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我們先說說船舶都有哪些下水方式:

船舶下水方式和船舶製造的平臺方式有關係,通常有以下方式:(一)重力下水方式:所謂的重力下水簡單講就是直接利用滑道衝下水面,有縱向油脂滑道下水、橫向油脂滑道下水、縱向鋼珠滑道下水三種方式,所謂的油脂就是在滑道上起到潤滑作用,鋼珠也是這個道理。重力下水的要點是利用船舶本身的重力結合滑道自行下水,是一個很暴力的下水方式,通常是小型船舶使用的方式。



(二)牽引式下水,這個簡單講也是利用船舶船排做為基座,利用機械牽引方式,將船舶牽引至水裡,和重力下水的區別主要是重力下水沒有輔助機械牽引力,而牽引力下水有機械牽引控制下水速度,屬於比較柔性的下水方式,牽引式下水也有橫向、縱向之分,同時還有利用機械牽引的小滑車載著船舶下水方式,氣囊下水方式也屬於牽引式下水方式。

(三)漂浮式下水:這個是採用浮力墩、船塢、浮船塢、注水式船塢等下水的一個方式,是重要船舶基本採用的下水方式,通常大型船舶都會採用這個方式。還有就是第四種下水方式,就是起升機械下水方式,有起重機下水和提船機下水兩種,這兩種下水方式只適合小型船舶,無法適應大型船舶。大型船舶通常採用重力、牽引、漂浮三種下水方式。


螺旋槳的安裝和下水方式的關係:螺旋槳安裝在船舶的尾部水線下部位,大型船舶螺旋槳直徑大,船舶採用重力水和牽引式下水方式基本都是橫向和船艉部首先入水。重力下水對船舶的水壓衝擊力最大,並且船舶越大重量越重,衝擊力也越大,會對舶的螺旋槳、傳動軸、軸系套件等等造成損傷。船舶螺旋槳和軸系是一個非常精密的部件,如果螺旋槳葉發生變形就會造成嚴重的損失,振動加大,水流紊亂,噪聲信號增加,同時對於傳動軸帶來損傷,增大摩擦阻力,產生溫度增高影響結構強度。大型船舶下水是否採取下水後安裝螺旋槳是需要船東和製造商共同協商決定的,這裡涉及責任和錢的問題。


採用船塢、浮船塢下水方式螺旋槳是否安裝不受影響:漂浮式下水也就是船塢、浮船塢下水,船舶在這樣的平臺上製造,達到下水條件後就可以下水了。下水時,水是慢慢的進入船塢,慢慢上漲,不會衝擊螺旋槳,對船艇變形係數影響小,所以,可以根據需要安裝螺旋槳。漂浮式下水方式的優點是安全,建造用時短,對敏感部件衝擊小。缺點是檢驗性質不好,有的船舶需要來一個衝擊測試,出問題好找船廠,一般民用船舶基本都是重力水。例如,美國的瀕海戰鬥艦就是橫向重力下水,當然三體的可不行。


船舶下水時螺旋槳是否安裝是需要決定的;船舶下水前安裝螺旋槳是一個普遍做法,優點是不影響動力、軸系的安裝,節省時間。螺旋槳的安裝要求很嚴苛,涉及到動力、軸系等等因素,通常船舶下水需要滿足下面幾個條件,一個是船舶焊接組裝從頭至尾要完成80%以上的船體建造。二是涉及到軸系範圍之內的水密艙室要測試驗收合格。三是主機的底座等設備安裝完畢併合格。四是已經進行了軸系拉線以及校中工作,沒有問題了才能下水。船舶先下水後安裝螺旋槳是一個傳統做法,並不是什麼新工藝,主要是建造工藝的問題,船舶下水後會出現工藝係數變形,需要下水後校中。缺點是用時長,費用高。




現在基本上都是安裝好在下水,另外一個主流方式是,如果必須要後安裝螺旋槳,則先解決動力基座和軸系的問題,例如,可以先安裝部分軸系和部分動力基座。因為動力和軸線要有一個參數,必須安裝一部分。上圖就是先安裝螺旋槳,知道為什麼嗎?因為它是在船塢中建造的,沒什麼風險。但先安裝螺旋槳還要有一個條件,就是要掌握了船舶下水後的變形係數。為什麼過去都後安裝螺旋槳和軸系,就是工藝造成的變形係數大。還有一個需要下水後安裝螺旋槳的原因是需要對艦船和結構變形係數進行測試,大型驅逐艦首艦型下水時通常採用這個方式,需要對這個艦型有一個數據變形測試,如果問題不大,下一艘就直接上螺旋槳了。

總之,船舶是採用下水後安裝螺旋槳還是先安裝螺旋槳是根本船舶性質,船舶下水方式,等等方面綜合考慮,主要原則是安全,有利於縮短船舶的生產建造週期。即便是安裝了螺旋槳,動力總成大型船舶通常都不會全部安裝好,下水後繼續棲裝。小型船舶基本都是一氣呵成,大型船舶需要根據情況而定。下水後安裝螺旋槳主要解決螺旋槳首水壓影響變形的問題,另外一個就是測試性的要求,畢竟是一個精密部件。
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兔哥42928


因為螺旋槳和船的底部不在一個平面上,大型的船隻下水,只能靠氣墊的方法往下推,按上螺旋槳就沒法下水了,所以只能在水下按裝螺旋槳,


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